ES2260150T3 - Cintas adhesivas. - Google Patents

Cintas adhesivas.

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ES2260150T3 ES01129661T ES01129661T ES2260150T3 ES 2260150 T3 ES2260150 T3 ES 2260150T3 ES 01129661 T ES01129661 T ES 01129661T ES 01129661 T ES01129661 T ES 01129661T ES 2260150 T3 ES2260150 T3 ES 2260150T3
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Abstract

Cinta adhesiva con un soporte y una masa adhesiva cohesiva, caracterizada porque la masa adhesiva se aplica sobre el soporte como dispersión acuosa de copolímero de butadieno/ acrilato con un contenido de butadieno mayor del 55% en peso, mezclada con látex de caucho natural, y seguidamente se seca.

Description

Cintas adhesivas.
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La presente invención se refiere al desarrollo de cintas autoadhesivas con sistemas de masas cohesivas basados en látex de butadieno/acrilato de elevado contenido de butadieno y en látex de caucho natural.
Los sistemas clásicos de masa adhesiva para cintas autoadhesivas están basados esencialmente en caucho natural, copolímeros en bloque de estireno y poliacrilatos. Para usos especiales que requieren un comportamiento reversible también entran en consideración los copolímeros de etileno/acetato de vinilo o los poliisobutilenos.
Los látex de estireno/butadieno se utilizan desde hace muchos años en el sector de los "adhesivos sensibles a la presión" para impregnar y estabilizar materiales soporte, entre ellos, principalmente, papeles, tejidos y velos. Debido al tipo de aplicación, la impregnación o el recubrimiento no puede ser de ningún modo pegajoso. Por lo tanto, los copolímeros de estireno/butadieno utilizados para esta aplicación deben contener una parte bastante alta de monómeros endurecedores y por otro lado suficiente cantidad de monómero ablandante, a fin de que el copolímero resulte todavía elástico. Los látex de estireno/butadieno con un contenido de butadieno de aproximadamente 25-55% satisfacen muy bien este requisito. Según el contenido de butadieno, los filmes de estos copolímeros son semielásticos o elásticos, pero no pegajosos. Estos copolímeros están desde hace muchos años en el mercado de las materias primas (los tipos Butofan® de la BASF, varios tipos de Dow y Synthomer). Debido a su proceso de producción, estos látex o dispersiones contienen sistemas emulsionantes, para que haya compatibilidad entre la fase orgánica y la acuosa.
En el pasado, los copolímeros de estireno/butadieno también se usaban como polímeros básicos para masas adhesivas de etiquetas. En el campo de las etiquetas, la cohesión suele tener una importancia secundaria, ya que los sistemas débilmente adherentes presentan en muchos casos propiedades suficientes, tras combinarlos con los taquificantes habituales (dispersiones resínicas).
Los copolímeros de estireno/butadieno también han sido descritos en combinación con látex de caucho natural. En Donatas Satas, Manual de Tecnología de Adhesivos Sensibles a la Presión, 3ª edición, Adhesivos de caucho natural por G.L. Butler (p. 276-283), se encuentra un resumen de ello.
En la patente EP-A-0 688 843 Osari describe el uso de emulsiones acuosas a base de látex de caucho natural, para la elaboración de cintas autoadhesivas. La adición de dispersiones de estireno/butadieno con un contenido usual de butadieno (en el margen de aproximadamente 25-55%) sirve en este caso de manera primordial para estabilizar el látex de caucho natural, que es sensible al cizallamiento, y para ajustar la viscosidad.
Como polímeros estructurales de masas autoadhesivas cohesivas, los copolímeros usuales de estireno/butadieno con un contenido de butadieno entre 25 y 55% son insuficientes, pues, para darles pegajosidad, se deben combinar siempre con cantidades, a veces considerables, de resinas taquificantes, lo cual está relacionado con una gran pérdida de cohesión y excluye su empleo en las cintas adhesivas que requieren masas adhesivas cohesivas.
No obstante, los copolímeros de butadieno con alto contenido del mismo, provistos de un segmento duro, y por lo tanto cohesivo, tienen un interés fundamental como polímeros básicos para masas autoadhesivas de tipo cohesivo, gracias a su estructura y al nivel de precio.
El objetivo de la presente invención era disponer de otros copolímeros de butadieno para dicha aplicación, que no tuvieran el defecto de una baja cohesión y que permitieran elaborar una cinta adhesiva adecuada para usos reversibles.
El objetivo se resolvió mediante el empleo de una dispersión acuosa de copolímero de butadieno/acrilato con un contenido de butadieno superior al 55%, combinada con látex de caucho natural. Así se evita la influencia negativa en la cohesión de las masas adhesivas debida a las resinas pegajosas. Asimismo, se evitan los residuos debidos a las resinas pegajosas cuando se despegan las cintas.
En el caso del grupo de copolímeros de butadieno/acrilato se trata de estructuras poliméricas constituidas por butadieno y un comonómero moderadamente duro, como p.ej. el acrilato de butilo. Los copolímeros de butadieno/acrilato tienen puntos de transición vítrea claramente inferiores a los de los copolímeros de butadieno/estireno o de butadieno/metacrilato de metilo. Para un contenido de butadieno de un 75% el punto de transición vítrea puede rebajarse aproximadamente 15ºC hasta -70ºC, cambiando el comonómero estireno por acrilato de butilo.
Así pues, también pueden emplearse mezclas de distintos tipos de copolímeros de butadieno/estireno y de caucho natural.
Si es preciso, al compuesto resultante se le pueden incorporar otros agentes auxiliares como p.ej. antioxidantes, protectores de UV, cargas o emulsionantes, a fin de ajustar la protección al envejecimiento y las propiedades técnicas de adherencia.
Después de aplicar la masa adhesiva a un soporte polimérico o de papel se puede obtener una cinta autoadhesiva que tenga propiedades cohesivas y que p.ej. sea adecuada para usos reversibles. Estos productos se pueden usar en el sector de la protección de superficies.
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Masas adhesivas
La copolimerización en medio acuoso del butadieno con acrilatos, como p.ej. el acrilato de butilo, da lugar a copolímeros que son filmógenos y poseen una T_{g} apropiada para el pegado sensible a presión. Las dispersiones de butadieno/acrilato se estabilizan en general mediante la incorporación de pequeñas cantidades de grupos carboxilados, lo cual mejora al mismo tiempo la adhesión sobre muchos substratos.
Como masas adhesivas para la presente invención se pueden emplear, especialmente, dispersiones de copolímeros de butadieno/acrilato carboxilados con un contenido de butadieno del 55-95%, con preferencia del 60-85%, referido al contenido total de sólidos entre acrilato y butadieno, las cuales, mezcladas con látex de caucho natural, resultan extraordinariamente apropiadas para las cintas adhesivas reversibles. Estos copolímeros carboxilados llevan concretamente menos del 10%, con preferencia menos del 5%, referido al contenido de monómeros, de comonómero carboxilado, sobre todo ácido acrílico, en el copolímero.
De la firma Dow, p.ej., se pueden adquirir tipos de dispersiones de butadieno/acrilato con un contenido de butadieno > 60%.
Como componente de caucho natural entran en consideración tanto los látex del tipo bajo en amoniaco como los del tipo alto en amoniaco. Se prefieren los látex del tipo bajo en amoniaco.
Respecto al contenido total de sólidos entre copolímero de butadieno/acrilato y látex de caucho natural, la proporción de caucho natural debería estar comprendida en el intervalo del 5-80%, preferiblemente del 20-50%. Para ajustar adecuadamente las propiedades técnicas de adherencia también se pueden usar mezclas de diferentes látex de caucho natural. Para mejorar la resistencia al envejecimiento se pueden agregar los antioxidantes y agentes protectores de UV, sobradamente conocidos del sector de los elastómeros.
Asimismo, si es necesario, se pueden incorporar más aditivos para regular las propiedades, p.ej., cargas o emulsionantes, p.ej. del tipo de los alquilfenoles alcoxilados. Con estos aditivos se puede influir del modo deseado en las propiedades técnicas de adherencia.
El ajuste del equilibrio adhesión/cohesión se puede realizar, si es necesario, por reticulación química mediante los grupos carboxilo existentes, incorporando agentes reticulantes, como p.ej. quelatos de aluminio o titanio u otros complejos metálicos, isocianatos, epóxidos. Contrariamente a muchos copolímeros en bloque de estireno, también es posible una reticulación radioquímica, gracias al peso molecular suficientemente elevado.
La aplicación de masa adhesiva es de 10-120 g/m^{2}, con preferencia 15-40 g/m^{2}.
Materiales soporte
Como materiales soporte para la presente invención entran en consideración todos los habituales. Básicamente, se trata de láminas y papeles que, gracias a sus propiedades y a su proceso de fabricación o de acabado, poseen las características mecánicas requeridas por el uso.
En el caso de las láminas se trata fundamentalmente de polietileno, polipropileno, poli(cloruro de vinilo), poli-éster y de otros polímeros y copolímeros habituales para esta aplicación, los cuales se pueden usar en una o varias capas. En caso de sistemas multicapa también puede variar la composición y el espesor de cada una de las capas.
Se pueden emplear láminas sopladas o planas.
Los espesores de las láminas están comprendidos entre 10 y 250 \mum, preferiblemente entre 20 y 120 \mum.
Para asegurar una adherencia suficiente de la masa adhesiva sobre el material soporte, la energía superficial de la cara que recibe el recubrimiento debe estar comprendida en un margen definido. Esto puede garantizarse mediante un recubrimiento con una imprimación o mediante un tratamiento de la superficie. Se prefiere un tratamiento previo de tipo corona o flameado, que permite alcanzar las energías superficiales deseadas, las cuales deberían encontrarse en un intervalo de 25-50 mN/m, con preferencia de 30-45 mN/m.
Como materiales soporte también entran en consideración papeles crepé definidos, impregnados y muy encolados, con una resistencia al desgarro que satisfaga las exigencias planteadas. Según el tipo de aplicación deseado pueden usarse papeles con una mayor elongación longitudinal que transversal o bien papeles con una mayor elongación transversal que longitudinal, tanto en versión blanqueada como ecológica.
Todos los porcentajes se refieren a % en peso.
Ejemplos Ejemplo 1
Una dispersión de masa adhesiva, formada por 50% de una dispersión de butadieno/acrilato carboxilado que contiene aproximadamente un 70% de butadieno (dispersión de butadieno/acrilato XZ 92027.00, de la firma Dow) y por 50% de un látex de caucho natural (látex centrifugado bajo en amoniaco), se aplica en continuo mediante una rasqueta sobre una lámina de poliéster, dejando un espesor de 25 g/m^{2}. Los porcentajes se refieren al contenido en sólidos.
Condiciones técnicas
Máquina: planta recubridora piloto
Aplicador: rasqueta
Velocidad de la cinta soporte: 3,5 m/min.
A continuación, el material recubierto se seca térmicamente:
Secado (secador de toberas colgantes): zona 1: 100ºC
zona 2: 120ºC
Seguidamente, el material resultante se corta en rollos.
Datos técnicos de adhesividad (recién elaborado)
Adherencia sobre acero: 0,2 N/cm
Tiempo de resistencia al cizallamiento del pegado sobre acero (1 3x20 mm, 1 kp): > 20.000 min.
Recorrido de microcizallamiento (40ºC, 3 N): 10 \mum.
Recorrido de termocizallamiento (5ºC/min., 3 N): > 200ºC.

Claims (12)

1. Cinta adhesiva con un soporte y una masa adhesiva cohesiva, caracterizada porque la masa adhesiva se aplica sobre el soporte como dispersión acuosa de copolímero de butadieno/acrilato con un contenido de butadieno mayor del 55% en peso, mezclada con látex de caucho natural, y seguidamente se seca.
2. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque el látex de caucho natural puede ser tanto del tipo bajo en amoniaco, como del tipo alto en amoniaco.
3. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque también se pueden usar mezclas de distintos tipos de copolímeros butadieno/acrilato y de látex de caucho natural.
4. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque la masa adhesiva se puede reticular químicamente por medio de agentes reticulantes habituales (p.ej. quelatos de aluminio o titanio u otros complejos metálicos, isocianatos, epóxidos, etc.).
5. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque la masa adhesiva se puede reticular físicamente, sobre todo, p.ej., mediante haces de electrones.
6. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque se pueden utilizar antioxidantes y agentes protectores de UV para mejorar la estabilidad al envejecimiento.
7. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque el soporte es una poliolefina, un poliéster, PVC o un papel.
8. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque el gramaje de masa adhesiva es de 10-120 g/m^{2}.
9. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque el soporte lleva un tratamiento físico de la superficie o se trata previamente con una imprimación, para mejorar el anclaje de la masa.
10. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque la dispersión de butadieno/acrilato es del tipo carboxilado.
11. Cinta adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción de látex de caucho natural está comprendida en el intervalo del 5-80%, sobre todo del 20-50%, referido al contenido total de sólidos.
12. Uso de masas adhesivas libres de resinas adherentes para incrementar la cohesión en cintas adhesivas, según una de las reivindicaciones 1 - 11, de manera que la masa adhesiva se aplica sobre el soporte como dispersión acuosa de copolímero de butadieno/acrilato con un contenido de butadieno mayor del 55% en peso, mezclada con látex de caucho natural, y seguidamente se seca.
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